JP4836183B2 - Charge / discharge monitoring device and semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電池セルが多段に結合されて成る電池の充放電を監視するための充放電監視装置に関する。 The present invention relates to a charge / discharge monitoring apparatus for monitoring charge / discharge of a battery formed by connecting a plurality of battery cells in multiple stages.
多セルを直列してなる電池のセル電圧検出回路、特に、対地電位の異なる各セルの電圧を同一の対地電位にシフトして高精度で電圧検出できるセル電圧検出回路が知られている(例えば特許文献1の図1等を参照)。 A cell voltage detection circuit for a battery comprising a plurality of cells in series, particularly a cell voltage detection circuit capable of detecting a voltage with high accuracy by shifting the voltage of each cell having a different ground potential to the same ground potential (for example, (See, for example, FIG. 1 of Patent Document 1).
ところで、多数のセルを直列接続して成る電池においては、充電と放電を繰り返して継続使用すると、セルの電圧に高低のばらつきが生じてくることが知られている。そのため、全セルの総電圧の監視に加えて、セル毎の電圧を監視し、いずれのセルにおいても過充電や過放電の状態で継続使用されることのないようにした管理方式が必要とされる。 By the way, it is known that in a battery in which a large number of cells are connected in series, when the charging and discharging are repeated and continuously used, the cell voltage varies in level. Therefore, in addition to monitoring the total voltage of all cells, there is a need for a management system that monitors the voltage of each cell and prevents any cell from being used continuously in an overcharged or overdischarged state. The
複数の電池セルを直列してなる電池において、一つの監視回路で充放電の監視を行う場合、多くの電池セルを直列して成る電池の電圧値が高くなるため、充放電監視回路には高耐圧な素子が必要とされる。 When charging / discharging is monitored by a single monitoring circuit in a battery comprising a plurality of battery cells in series, the voltage value of the battery comprising a number of battery cells in series increases. A device withstand voltage is required.
これに対して、複数の電池セルを直列して成る電池において、電池セル毎に充放電監視回路を配置する方式では、印加される電圧値が低いため、高耐圧素子は不要とされるが、複数の充放電監視回路出力の論理演算を行い、その論理演算結果に基づいて電池全体の充放電制御が必要とされる。充放電監視回路は、それに対応する電池セルから電源電圧の供給を受けるため、電池セル毎の起電力によって出力電圧レベルが異なってくる。このことから、電池セル毎の起電力によっては、上記複数の充放電監視回路出力の論理演算が正しく行われない虞がある。従って、このような回路では、上記論理演算の前にレベルシフタやフォトカプラなどによる電圧調整回路を配置し、電池セル毎の起電力にかかわらずに正しい論理演算が行われるようにしなければならない。しかしながら、上記論理演算の前にレベルシフタやフォトカプラなどによる電圧調整回路を配置すると、回路が複雑化されたり、消費電力の増大を招く虞がある。 On the other hand, in a battery comprising a plurality of battery cells connected in series, in a method in which a charge / discharge monitoring circuit is arranged for each battery cell, a high voltage element is not required because the applied voltage value is low. A logical operation is performed on the outputs of a plurality of charge / discharge monitoring circuits, and charge / discharge control of the entire battery is required based on the logical operation result. Since the charge / discharge monitoring circuit is supplied with the power supply voltage from the corresponding battery cell, the output voltage level varies depending on the electromotive force of each battery cell. From this, depending on the electromotive force of each battery cell, there is a possibility that the logical operation of the plurality of charge / discharge monitoring circuit outputs is not performed correctly. Therefore, in such a circuit, a voltage adjustment circuit such as a level shifter or a photocoupler must be arranged before the logical operation so that correct logical operation is performed regardless of the electromotive force for each battery cell. However, if a voltage adjustment circuit such as a level shifter or a photocoupler is disposed before the logical operation, the circuit may be complicated or power consumption may increase.
本発明の目的は、電池セル毎に充放電監視回路を配置する場合においてレベルシフタやフォトカプラなどによる電圧調整回路を不要とするための技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for eliminating the need for a voltage adjustment circuit such as a level shifter or a photocoupler when a charge / discharge monitoring circuit is arranged for each battery cell.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
すなわち、複数の電池セルが多段に結合されて成る電池の充放電を監視するための充放電監視装置において、上記電池セルに対応して配置され、且つ、対応する上記電池セルの過放電電圧及び過充電電圧を検知可能な複数の充放電監視回路と、上記複数の充放電監視回路の監視結果に応じて、上記電池の充放電を制御するための制御回路とを設ける。上記充放電監視回路は、対応する電池セルの過放電電圧検知結果と、隣接する他の監視回路における過放電電圧検知結果とを合成して出力する第1論理回路と、対応する電池セルの過充電電圧検知結果と、上記隣接する他の監視回路での過充電電圧検知結果とを合成して出力する第2論理回路とを含んで成る。 That is, in a charging / discharging monitoring device for monitoring charging / discharging of a battery in which a plurality of battery cells are coupled in multiple stages, the overdischarge voltage of the corresponding battery cell is arranged corresponding to the battery cell, and A plurality of charge / discharge monitoring circuits capable of detecting an overcharge voltage and a control circuit for controlling charge / discharge of the battery according to the monitoring results of the plurality of charge / discharge monitoring circuits are provided. The charge / discharge monitoring circuit includes a first logic circuit that synthesizes and outputs an overdischarge voltage detection result of a corresponding battery cell and an overdischarge voltage detection result of another adjacent monitoring circuit, and an overcharge of the corresponding battery cell. And a second logic circuit that synthesizes and outputs the charge voltage detection result and the overcharge voltage detection result in the other adjacent monitoring circuit.
また、複数の電池セルが多段に結合されて成る電池の充放電を監視するための充放電監視装置において、上記電池セルに対応して配置され、且つ、対応する上記電池セルの過放電電圧及び過充電電圧を検知可能な複数の充放電監視回路と、上記複数の充放電監視回路の監視結果に応じて、上記電池の充放電を制御するための制御回路とを設ける。このとき上記充放電監視回路は、隣接する他の監視回路における過放電電圧検知結果を取り込むための第1入力端子と、対応する電池セルの過放電電圧検知結果と、上記第1入力端子を介して取り込まれた過放電電圧検知結果とを合成する第1論理回路と、上記第1論理回路での合成結果を外部出力する第1出力端子と、上記隣接する他の充放電監視回路における過充電電圧検知結果を取り込むための第2入力端子と、対応する電池セルの過充電電圧検知結果と、上記第2入力端子を介して取り込まれた過充電電圧検知結果とを合成する第2論理回路と、上記第2論理回路での合成結果を外部出力する第2出力端子とを含んで成る。 Further, in a charge / discharge monitoring device for monitoring charge / discharge of a battery in which a plurality of battery cells are connected in multiple stages, the overdischarge voltage of the corresponding battery cell is arranged corresponding to the battery cell, and A plurality of charge / discharge monitoring circuits capable of detecting an overcharge voltage and a control circuit for controlling charge / discharge of the battery according to the monitoring results of the plurality of charge / discharge monitoring circuits are provided. At this time, the charge / discharge monitoring circuit receives the overdischarge voltage detection result of the adjacent other monitoring circuit, the overdischarge voltage detection result of the corresponding battery cell, and the first input terminal. A first logic circuit for synthesizing the detected overdischarge voltage detection result, a first output terminal for externally outputting the synthesis result in the first logic circuit, and overcharging in the other adjacent charge / discharge monitoring circuit A second input terminal for taking in the voltage detection result, a second logic circuit for combining the overcharge voltage detection result of the corresponding battery cell and the overcharge voltage detection result taken in via the second input terminal; And a second output terminal for externally outputting the result of synthesis in the second logic circuit.
上記の手段によれば、上記第1論理回路により、対応する電池セルの過放電電圧検知結果と、隣接する他の監視回路における過放電電圧検知結果とが合成して出力される。上記第2論理回路により、対応する電池セルの過充電電圧検知結果と、上記隣接する他の監視回路での過充電電圧検知結果とが合成して出力される。このようにして過放電電圧検知結果や過充電電圧検知結果の合成が行われるため、複数の充放電監視回路出力の論理演算のために、レベルシフタやフォトカプラなどによる電圧調整回路を別個に設ける必要が無い。 According to said means, the said 1st logic circuit synthesize | combines and outputs the overdischarge voltage detection result of a corresponding battery cell, and the overdischarge voltage detection result in another adjacent monitoring circuit. The second logic circuit synthesizes and outputs the overcharge voltage detection result of the corresponding battery cell and the overcharge voltage detection result of the other adjacent monitoring circuit. Since the overdischarge voltage detection result and overcharge voltage detection result are combined in this way, it is necessary to provide a separate voltage adjustment circuit such as a level shifter or a photocoupler for the logical operation of multiple charge / discharge monitoring circuit outputs. There is no.
上記制御回路は、上記電池の一方の電極に結合された第1スイッチ素子と、上記第1スイッチ素子に直列接続された第2スイッチと、上記複数の充放電監視回路のうち最終段に位置する回路における上記第1出力端子からの出力信号に基づいて上記第1スイッチの開閉動作を制御するための第1ドライバと、上記最終段に位置する上記充放電監視回路における上記第2出力端子からの出力信号に基づいて上記第2スイッチの開閉動作を制御するための第2ドライバとを含んで構成することができる。 The control circuit is located in a final stage among the first switch element coupled to one electrode of the battery, the second switch connected in series to the first switch element, and the plurality of charge / discharge monitoring circuits. A first driver for controlling the opening / closing operation of the first switch based on an output signal from the first output terminal in the circuit; and a second driver in the charge / discharge monitoring circuit located in the final stage. And a second driver for controlling the opening / closing operation of the second switch based on the output signal.
上記第1論理回路は、上記第1入力端子を介して取り込まれた過放電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含む第1pチャンネル型MOSトランジスタと、上記第1pチャンネル型MOSトランジスタに直列接続された第1定電流源と、上記第1pチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記第1論理回路が含まれる監視回路における過放電電圧検知結果との論理演算を行う第1ノアゲートとを含んで構成することができる。 The first logic circuit is connected in series to a first p-channel MOS transistor including a gate electrode to which an overdischarge voltage detection result taken in via the first input terminal is transmitted, and the first p-channel MOS transistor. A first constant current source, a first NOR gate that performs a logical operation of an output from the drain electrode of the first p-channel MOS transistor and an overdischarge voltage detection result in a monitoring circuit including the first logic circuit. Can be configured.
上記第2論理回路は、上記第2入力端子を介して取り込まれた過充電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含む第2pチャンネル型MOSトランジスタと、上記第2pチャンネル型MOSトランジスタに直列接続された第2定電流源と、上記第2pチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記第2論理回路が含まれる監視回路における過充電電圧検知結果との論理演算を行う第2ノアゲートとを含んで構成することができる。 The second logic circuit is connected in series to a second p-channel MOS transistor including a gate electrode to which an overcharge voltage detection result taken in via the second input terminal is transmitted, and the second p-channel MOS transistor. A second constant current source, an output from the drain electrode of the second p-channel MOS transistor, and a second NOR gate for performing a logical operation on an overcharge voltage detection result in a monitoring circuit including the second logic circuit. Can be configured.
ここで、消費電力の低減を図るには、上記第1pチャンネル型MOSトランジスタと上記第2pチャンネル型MOSトランジスタとして、デプレッションタイプを適用すると良い。 Here, in order to reduce power consumption, a depletion type may be applied as the first p-channel MOS transistor and the second p-channel MOS transistor.
上記第1論理回路は、上記第1入力端子を介して取り込まれた過放電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含む第1nチャンネル型MOSトランジスタと、上記第1nチャンネル型MOSトランジスタに直列接続された第3定電流源と、上記第1nチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記第1論理回路が含まれる監視回路における過放電電圧検知結果との論理演算を行う第1アンドゲートとを含んで構成することができる。 The first logic circuit is connected in series to a first n-channel MOS transistor including a gate electrode to which an overdischarge voltage detection result taken in via the first input terminal is transmitted, and the first n-channel MOS transistor. A first AND gate that performs a logical operation of an output from a drain electrode of the first n-channel MOS transistor and an overdischarge voltage detection result in a monitoring circuit including the first logic circuit; Can be configured.
上記第2論理回路は、上記第2入力端子を介して取り込まれた過充電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含む第2nチャンネル型MOSトランジスタと、上記第2nチャンネル型MOSトランジスタに直列接続された第4定電流源と、上記第2nチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記第2論理回路が含まれる監視回路における過充電電圧検知結果との論理演算を行う第2アンドゲートとを含んで構成することができる。 The second logic circuit is connected in series to a second n-channel MOS transistor including a gate electrode to which an overcharge voltage detection result taken in via the second input terminal is transmitted, and the second n-channel MOS transistor. A fourth constant current source, an output from the drain electrode of the second n-channel MOS transistor, and a second AND gate for performing a logical operation on an overcharge voltage detection result in a monitoring circuit including the second logic circuit; Can be configured.
ここで、消費電力の低減を図るには、上記第1nチャンネル型MOSトランジスタと上記第2nチャンネル型MOSトランジスタとして、デプレッションタイプを適応すると良い。 Here, in order to reduce power consumption, it is preferable to apply a depletion type as the first n-channel MOS transistor and the second n-channel MOS transistor.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、電池セル毎に充放電監視回路を配置する場合においてレベルシフタやフォトカプラなどによる電圧調整回路が不要とされる。 That is, when a charge / discharge monitoring circuit is arranged for each battery cell, a voltage adjustment circuit such as a level shifter or a photocoupler is not required.
図1には、本発明にかかる充放電監視装置を含む電池パックが示される。 FIG. 1 shows a battery pack including a charge / discharge monitoring device according to the present invention.
図1に示される電池パックは、電池と、その充放電を監視するための充放電監視装置とを含んで成る。上記電池は、複数の電池セル11〜15が多段に結合されて成る。複数の電池セル11〜15は、互いに直列接続される。上記充放電監視装置は、上記電池セルに対応して配置され、且つ、対応する上記電池セルの過放電電圧及び過充電電圧を検知可能な複数の充放電監視回路21〜25と、上記複数の充放電監視回路の監視結果に応じて、上記電池の充放電を制御するための充放電制御回路60とを含んで成る。電池パックは、正極側端子71と負極側端子72とを有し、この正極側端子71と負極側端子72は、図示されない電子機器の電源端子や、充電器の充電端子に結合可能とされる。
The battery pack shown in FIG. 1 includes a battery and a charge / discharge monitoring device for monitoring charge / discharge of the battery. The battery is formed by connecting a plurality of battery cells 11 to 15 in multiple stages. The plurality of battery cells 11 to 15 are connected in series to each other. The charging / discharging monitoring device is arranged corresponding to the battery cell, and a plurality of charging / discharging
充放電監視回路21は、それに対応する電池セル11の出力電圧に含まれるノイズ吸収のための抵抗31及びキャパシタ41と、上記抵抗31を介して供給された電源電圧Vccによって動作する充放電監視IC51とを含む。充放電監視回路22は、それに対応する電池セル12の出力電圧に含まれるノイズ吸収のための抵抗32及びキャパシタ42と、上記抵抗32を介して供給された電源電圧Vccによって動作する充放電監視IC52とを含む。充放電監視回路23は、それに対応する電池セル13の出力電圧に含まれるノイズ吸収のための抵抗33及びキャパシタ43と、上記抵抗33を介して供給された電源電圧Vccによって動作する充放電監視IC53とを含む。充放電監視回路24は、それに対応する電池セル14の出力電圧に含まれるノイズ吸収のための抵抗34及びキャパシタ44と、上記抵抗34を介して供給された電源電圧Vccによって動作する充放電監視IC54とを含む。充放電監視回路25は、それに対応する電池セル15の出力電圧に含まれるノイズ吸収のための抵抗35及びキャパシタ45と、上記抵抗35を介して供給された電源電圧Vccによって動作する充放電監視IC55とを含む。
The charge /
上記充放電監視IC51〜55は、上記電源電圧を取り込むための端子とは別に、充放電監視結果を取り込むための入力端子DCHI,CHGIと、充放電監視結果を出力するための出力端子DCHO,CHGOとを有する。
The charge /
充放電監視IC51における入力端子DCHI,CHGIには、電源電圧Vccが供給される。充放電監視IC51における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC52における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。充放電監視IC52における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC53における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。充放電監視IC53における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC54における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。充放電監視IC54における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC55における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。充放電監視IC55における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、充放電制御回路60に伝達される。
The power supply voltage Vcc is supplied to the input terminals DCHI and CHGI in the charge /
充放電制御回路60は、充放電監視IC55における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号に基づいて、電池セル11〜15の充放電を制御する機能を有し、電池の負極側に結合されたスイッチ素子607と、それに直列接続されたスイッチ素子608と、上記充放電監視IC55における出力端子DCHOからの出力信号に基づいて上記スイッチ素子607を駆動するためのドライバ(DCH Driver)605と、上記充放電監視IC55における過充電電圧検知結果出力端子CHGOからの出力信号に基づいて上記スイッチ素子608を駆動するためのドライバ(CHG Driver)606とを含んで成る。複数の充放電監視回路21〜25での監視結果は、充放電監視IC55における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号に反映されている。複数の充放電監視回路21〜25の何れかで放電異常や充電異常が検出された場合、ドライバ605又は606によりスイッチ素子607又は608がオフ状態にされる。
The charge /
図2には、上記充放電監視IC51〜55の構成例が示される。
FIG. 2 shows a configuration example of the charge /
上記充放電監視IC51〜55は、特に制限されないが、互いに同一構成とされ、公知の半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。
The charge /
電源端子(Vcc)とグランド端子(GND)との間に抵抗301〜304の直列接続回路が設けられる。この抵抗301〜304の直列接続回路は、対応する電池セルの端子電圧を検出するために設けられる。抵抗301,302の直列接続ノードの電位と、基準電圧305との比較を行うための比較回路306が設けられる。抵抗301,302の直列接続ノードの電位が、基準電圧305の電位を下回る場合、過放電状態とされ、比較器306の出力は、それまでのハイレベルからローレベルに遷移される。この比較器306の出力信号は、後段のインバータ307を介して2入力ノアゲート310の一方の入力端子に伝達される。
A series connection circuit of
抵抗303,304の直列接続ノードの電位と、基準電圧311との比較を行うための比較器312が設けられる。抵抗303,304の直列接続ノードの電位が、基準電圧311の電位よりも上回った場合、過充電状態とされ、比較器312の出力はそれまでのハイレベルからローレベルに遷移される。この比較器312の出力信号は後段のインバータ313を介して2入力ノアゲート316の一方の入力端子に伝達される。
A
デプレッションタイプのpチャンネル型MOSトランジスタ(PDMOSトランジスタ)308が設けられ、このPDMOSトランジスタ308のゲート電極が入力端子DCHIに結合される。PDMOSトランジスタ308と定電流回路314とが直列接続され、この直列接続ノードが上記2入力ノアゲート310の他方の入力端子に結合される。これにより、上記入力端子DCHIから入力された信号と、上記インバータ307の出力信号との論理演算が可能とされる。上記2入力ノアゲート310の出力信号は、出力端子DCHOを介して外部出力される。上記PDMOSトランジスタ308、定電流回路314及び2入力ノアゲート310の結合回路が、本発明における第1論理回路の一例とされる。
A depletion type p-channel MOS transistor (PDMOS transistor) 308 is provided, and the gate electrode of the
PDMOSトランジスタ309が設けられ、このPDMOSトランジスタ309のゲート電極が入力端子CHGIに結合される。PDMOSトランジスタ309と定電流回路315とが直列接続され、この直列接続ノードが上記2入力ノアゲート316の他方の入力端子に結合される。これにより、上記入力端子CHGIから入力された信号と、上記インバータ313の出力信号との論理演算が可能とされる。上記2入力ノアゲート316の出力信号は、出力端子CHGOを介して外部出力される。上記PDMOSトランジスタ309、電流回路315及び2入力ノアゲート316の結合回路が、本発明における第2論理回路の一例とされる。
A
上記の例によれば、以下の作用効果を得ることができる。 According to the above example, the following effects can be obtained.
(1)電池セル11〜15に対応して充放電監視IC51〜55が設けられ、個々の充放電監視IC51〜55において、それぞれ対応する電池セル11〜15の充放電監視が行われる。そして、充放電監視IC51での充放電監視結果が充放電監視IC52に伝達され、この充放電監視IC52において、電池セル12の充放電監視結果と合成され、それが充放電監視IC53に伝達される。このように充放電監視ICの充放電監視結果が隣接する充放電監視ICに伝達されることによって、充放電監視IC55の出力端子DCHO,CHGOからの出力信号には、充放電監視IC51〜55での充放電監視結果が反映されている。従って、充放電監視IC51〜55の何れかで充電異常、又は放電異常が検出された場合には、充放電制御回路60におけるスイッチ素子608又は607がオフされ、回路の安全性が保たれる。
(1) Charge /
(2)充放電監視ICの充放電監視結果が隣接する充放電監視ICに伝達されることによって、充放電監視IC55の出力端子DCHO,CHGOからの出力信号には、充放電監視IC51〜55での充放電監視結果が反映されていることから、充放電監視IC51〜55の充放電監視結果を個別的に取り出す必要が無い。従って充放電監視IC51〜55に対応してレベルシフタやフォトカプラなどによる電圧調整回路を配置する必要がないため、回路が複雑化されたり、消費電力の増大を招く虞が無い。
(2) When the charge / discharge monitoring result of the charge / discharge monitoring IC is transmitted to the adjacent charge / discharge monitoring IC, the output signals from the output terminals DCHO and CHGO of the charge /
(3)電池セルの数が変更された場合でも、それに対応して充放電監視ICの数を増減すれば良いので、電池パックの品種展開に容易に対応することができる。 (3) Even when the number of battery cells is changed, it is only necessary to increase or decrease the number of charge / discharge monitoring ICs accordingly. Therefore, it is possible to easily cope with the development of battery pack types.
(4)充放電監視IC51〜55は、対応する電池セル11〜15の出力電圧に応じた低耐圧もので十分である。低耐圧の素子は安価であるため、充放電監視IC51〜55のコスト低下、さらにはそれを含む電圧パックのコスト低下を図ることができる。
(4) The charge /
以上本発明者によってなされた発明を具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、図3に示されるように、電池の正極側経路に充放電制御回路60を設けることができる。つまり、電池セル11の正極側電極と、正極側端子71との間にスイッチ素子607,608を設け、このスイッチ素子607,608をドライバ605,606で駆動するようにする。この場合、充放電監視IC51〜55の論理構成を若干変更する必要がある。すなわち、定電流源314と、デプレッションタイプのnチャンネル型MOSトランジスタ(NDMOSトランジスタ)508とが直列接続され、この直列接続ノードの論理と、比較器306の出力論理とのアンド論理を得るアンドゲート510と、定電流源315と、NDMOSトランジスタ509とが直列接続され、この直列接続ノードの論理と、比較器312の出力論理とのアンド論理を得るアンドゲート516とを設ける。アンドゲート510の出力が出力端子DCHOを介して外部出力され、アンドゲート516の出力が出力端子CHGOを介して外部出力される。この場合、図1に示される充放電監視IC51〜55の接続関係は以下のように変更される。
For example, as shown in FIG. 3, a charge /
充放電監視IC55における入力端子DCHI,CHGIには、グランドGNDに結合される。充放電監視IC55における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC54における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。充放電監視IC54における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC53における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。充放電監視IC53における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC52における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。充放電監視IC52における出力端子DCHO,CHGOからの出力信号は、それに隣接する充放電監視IC51における入力端子DCHI,CHGIに伝達される。
Input terminals DCHI and CHGI in the charge /
また、PDMOSトランジスタ308,309や、NDMOSトランジスタ508,509をエンハンスメントタイプに変更することができる。ただし、消費電力の低減を図るには、デプレッションタイプを用いたほうが良い。
Further, the
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である電池パックに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、各種電源装置に適用することができる。 In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the battery pack which is the field of use as the background has been described, but the present invention is not limited to this and is applied to various power supply devices. be able to.
本発明は、少なくとも、電池の充放電を監視することを条件に適用することができる。 The present invention can be applied on condition that at least charging / discharging of the battery is monitored.
11〜15 電池セル
21〜25 充放電監視回路
51〜55 充放電監視IC
60 充放電制御回路
71 正極側端子
72 負極側端子
607,608 スイッチ素子
605,606 ドライバ
11-15 battery cells 21-25 charge / discharge monitoring circuit 51-55 charge / discharge monitoring IC
60 Charge /
Claims (11)
上記電池における過放電電圧及び過充電電圧を検知可能な複数の監視回路と、上記複数の監視回路の監視結果に応じて、上記電池の充放電を制御するための制御回路と、を含み、上記監視回路のそれぞれは、第1入力端子と、第2入力端子と、第1出力端子と、第2出力端子と、第1論理回路と、第2論理回路と、を備えてなり、
上記第1論理回路は、上記過放電電圧を検知する過放電電圧検知手段と、上記第1入力端子を介して伝達される隣接する他の監視回路における過放電電圧検知結果が入力されるゲート電極を含むデプレッションタイプの第1MOSトランジスタと、上記過放電電圧検知手段からの信号と上記第1MOSトランジスタからの出力信号との論理演算結果を上記第1出力端子から出力する第1論理演算手段と、を備えてなり、
上記第2論理回路は、上記過充電電圧を検知する過充電電圧検知手段と、上記第2入力端子を介して伝達される上記隣接する他の監視回路での過充電電圧検知結果が入力されるゲート電極を含むデプレッションタイプの第2MOSトランジスタと、上記過充電電圧検知手段からの信号と上記第2MOSトランジスタからの出力信号との論理演算結果を上記第2出力端子から出力する第2論理演算手段と、を備えてなり、
上記複数の監視回路は、一の監視回路が隣接する監視回路から伝達される過放電電圧若しくは過充電電圧の検知結果を対応する上記MOSトランジスタのゲート電極にそれぞれ入力し、隣接する監視回路から伝達された検知結果と当該一の監視回路での検知結果との論理演算結果を次段の監視回路に順次伝達し、最終段に位置する監視回路の出力を上記制御回路に伝達する構成であることを特徴とする充放電監視装置。 A charge / discharge monitoring device for monitoring charge / discharge of a battery comprising a plurality of battery cells coupled in multiple stages,
A plurality of monitoring circuits capable of detecting overdischarge voltage and overcharge voltage in the battery, and a control circuit for controlling charging / discharging of the battery according to a monitoring result of the plurality of monitoring circuits, Each of the monitoring circuits includes a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, a second output terminal, a first logic circuit, and a second logic circuit,
The first logic circuit includes an overdischarge voltage detecting means for detecting the overdischarge voltage, and a gate electrode to which an overdischarge voltage detection result in another adjacent monitoring circuit transmitted via the first input terminal is input. A depletion type first MOS transistor including: a first logical operation means for outputting a logical operation result of a signal from the overdischarge voltage detection means and an output signal from the first MOS transistor from the first output terminal; Prepared
The second logic circuit receives an overcharge voltage detection means for detecting the overcharge voltage and an overcharge voltage detection result in the other adjacent monitoring circuit transmitted via the second input terminal. a first 2MOS transistor depletion type including a gate electrodes, a second logical operation means for outputting a logical operation result of the output signal from the signal and the first 2MOS transistor from the overcharge voltage detection means from said second output terminal And comprising
The plurality of monitoring circuits each input an overdischarge voltage or overcharge voltage detection result transmitted from an adjacent monitoring circuit to a corresponding gate electrode of the MOS transistor and transmitted from the adjacent monitoring circuit. The logical operation result of the detected result and the detection result of the one monitoring circuit is sequentially transmitted to the next-stage monitoring circuit, and the output of the monitoring circuit located at the last stage is transmitted to the control circuit. discharge monitoring device according to claim.
上記多段に結合された電池セルの1個ごとにそれぞれ対応する電池セルに並列接続して配置され、且つ、対応する上記電池セルそれぞれの過放電電圧及び過充電電圧を個別に検知可能に構成された監視回路であって、上記監視回路のそれぞれは第1入力端子と第2入力端子と第1出力端子と第2出力端子とを備え、一の監視回路の第1入力端子と隣接する監視回路の第1出力端子とを接続する第1接続部を介して、さらに当該一の監視回路の第2入力端子と隣接する上記監視回路の第2出力端子とを接続する第2接続部を介して、順次それぞれ接続して配置された複数の監視回路と、
上記接続配列の最終段に位置する監視回路の第1出力端子及び第2出力端子から得られる監視結果に応じて、上記多段接続された電池セルで構成された電池の充放電を制御するための制御回路と、を含み、
上記監視回路のそれぞれは、自己が監視する電池セルの過放電電圧検知結果と上記第1接続部を介して取り込まれた過放電電圧検知結果とを合成する第1論理回路と、自己が監視する過充電電圧検知結果と上記第2接続部を介して取り込まれた過充電電圧検知結果とを合成する第2論理回路と、を含み、
上記第1論理回路での合成結果を上記第1出力端子から、さらに上記第2論理回路での合成結果を上記第2出力端子から、順次隣接する監視回路にそれぞれ出力し、上記接続配列の最終段に位置する監視回路にあっては上記制御回路に出力することを特徴とする充放電監視装置。 A charge / discharge monitoring device for monitoring charge / discharge of a battery comprising a plurality of battery cells coupled in multiple stages,
Each of the battery cells coupled in multiple stages is arranged in parallel with the corresponding battery cell, and the overdischarge voltage and overcharge voltage of each of the corresponding battery cells can be individually detected. Each of the monitoring circuits includes a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, and a second output terminal, and is adjacent to the first input terminal of the one monitoring circuit. Via a first connection part for connecting the first output terminal of the first monitoring circuit, and via a second connection part for connecting the second input terminal of the one monitoring circuit and the second output terminal of the adjacent monitoring circuit. A plurality of monitoring circuits arranged sequentially connected to each other;
In order to control charging / discharging of a battery composed of the battery cells connected in multiple stages according to the monitoring result obtained from the first output terminal and the second output terminal of the monitoring circuit located at the last stage of the connection array. A control circuit,
Each of the monitoring circuits monitors a first logic circuit that synthesizes the overdischarge voltage detection result of the battery cell monitored by itself and the overdischarge voltage detection result taken in via the first connection unit, and the monitoring circuit itself. includes a second logic circuit for combining the overcharge voltage detection result taken in through the over-charge current pressure detection result and the second connecting portion,
The synthesis result in the first logic circuit is output from the first output terminal, and the synthesis result in the second logic circuit is sequentially output from the second output terminal to the adjacent monitoring circuit. A charge / discharge monitoring apparatus, wherein the monitoring circuit located in the stage outputs to the control circuit.
上記監視回路のそれぞれは、第1入力端子と、第2入力端子と、第1出力端子と、第2出力端子と、第1論理回路と、第2論理回路と、を備え、
上記第1論理回路は、過放電電圧検知手段と、上記第1入力端子を介して隣接する監視回路から取り込まれた過放電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含むデプレッションタイプの第1pチャンネル型MOSトランジスタと、上記第1pチャンネル型MOSトランジスタのソース・ドレイン電流路に直列接続された第1定電流源と、上記第1pチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記過放電電圧検知手段における過放電電圧検知結果との論理演算結果を上記第1出力端子から出力する第1論理演算手段と、を含み、
上記第2論理回路は、過充電電圧検知手段と、上記第2入力端子を介して隣接する監視回路から取り込まれた過充電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含むデプレッションタイプの第2pチャンネル型MOSトランジスタと、上記第2pチャンネル型MOSトランジスタのソース・ドレイン電流路に直列接続された第2定電流源と、上記第2pチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記過充電電圧検知手段における過充電電圧検知結果との論理演算結果を上記第2出力端子から出力する第2論理演算手段と、を含み、
上記複数の監視回路は、一の監視回路の第1入力端子と隣接する監視回路の第1出力端子とを接続する第1接続部を介して、さらに上記一の監視回路の第2入力端子と隣接する上記監視回路の第2出力端子とを接続する第2接続部を介して、順次それぞれ接続して配置され、上記接続配列の最終段に位置する監視回路の第1出力端子及び第2出力端子が上記電池の充放電を制御するための制御回路に接続される構成を備えて成ることを特徴とする充放電監視装置用の半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit in which a plurality of monitoring circuits sensed configured to be able to over-discharge voltage and the overcharge voltage is formed on a semiconductor board in to the battery configured with multiple stages coupled battery cells,
Each of the monitoring circuits includes a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, a second output terminal, a first logic circuit, and a second logic circuit,
The first logic circuit, and over-discharge voltage detecting unit, the 1p-channel depletion type comprising a gate electrode above overdischarge voltage detection result via the first input terminal is taken from adjacent monitoring circuit is transmitted A MOS transistor; a first constant current source connected in series to a source / drain current path of the first p-channel MOS transistor; an output from the drain electrode of the first p-channel MOS transistor; and the overdischarge voltage detecting means. And a first logical operation means for outputting a logical operation result with the overdischarge voltage detection result in the first output terminal,
Said second logic circuit includes a overcharge voltage detecting means, the 2p-channel depletion type comprising a gate electrode in the overcharge voltage detection result via the second input terminal has been taken from the next adjacent monitoring circuit is transmitted A MOS transistor; a second constant current source connected in series to a source / drain current path of the second p-channel MOS transistor; an output from the drain electrode of the second p-channel MOS transistor; and the overcharge voltage detecting means. And a second logical operation means for outputting a logical operation result with the overcharge voltage detection result from the second output terminal,
The plurality of monitoring circuits are further connected to a second input terminal of the one monitoring circuit via a first connection unit that connects a first input terminal of the one monitoring circuit and a first output terminal of the adjacent monitoring circuit. via a second connecting portion for connecting the second output terminal adjacent said monitoring circuit, it is placed in successively connected respectively, the first output terminal and a second monitoring circuit located at the last stage of the connection sequence the semiconductor integrated circuit for charging and discharging monitoring device output terminal to the feature in that it comprises an arrangement which is connected to a control circuit for controlling the charging and discharging of the battery.
上記監視回路のそれぞれは、第1入力端子と、第2入力端子と、第1出力端子と、第2出力端子と、第1論理回路と、第2論理回路と、を備え、
上記第1論理回路は、過放電電圧検知手段と、上記第1入力端子を介して隣接する監視回路から取り込まれた過放電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含むデプレッションタイプの第1nチャンネル型MOSトランジスタと、上記第1nチャンネル型MOSトランジスタのソース・ドレイン電流路に直列接続された第1定電流源と、上記第1nチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記過放電電圧検知手段における過放電電圧検知結果との論理演算を行う第1論理演算手段と、を含み、
上記第2論理回路は、過充電電圧検知手段と、上記第2入力端子を介して隣接する監視回路から取り込まれた過充電電圧検知結果が伝達されるゲート電極を含むデプレッションタイプの第2nチャンネル型MOSトランジスタと、上記第2nチャンネル型MOSトランジスタのソース・ドレイン電流路に直列接続された第2定電流源と、上記第2nチャンネル型MOSトランジスタのドレイン電極からの出力と、上記過充電電圧検知手段における過充電電圧検知結果との論理演算結果を上記第2出力端子から出力する第2論理演算手段と、を含み、
上記複数の監視回路は、一の監視回路の第1入力端子と隣接する監視回路の第1出力端子とを接続する第1接続部を介して、さらに上記一の監視回路の第2入力端子と隣接する監視回路の第2出力端子とを接続する第2接続部を介して、順次それぞれ接続して配置され、上記接続配列の最終段に位置する監視回路の第1出力端子及び第2出力端子が上記電池の充放電を制御するための制御回路に接続される構成を備えて成ることを特徴とする充放電監視装置用の半導体集積回路。 A plurality of monitoring circuits configured to be able to detect an overdischarge voltage and an overcharge voltage in a battery composed of battery cells coupled in multiple stages, is a semiconductor integrated circuit formed on a single semiconductor substrate,
Each of the monitoring circuits includes a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, a second output terminal, a first logic circuit, and a second logic circuit,
The first logic circuit is a depletion-type first n- channel type including overdischarge voltage detection means and a gate electrode to which an overdischarge voltage detection result taken from an adjacent monitoring circuit is transmitted via the first input terminal. and MOS transistor, a first constant current source connected in series with the source-drain current path of said first 1n channel type MOS transistor, and an output from the drain electrode of the first 1n channel type MOS transistor, the overdischarge voltage detection First logical operation means for performing logical operation on the overdischarge voltage detection result in the means,
Said second logic circuit includes a overcharge voltage detecting means, the de-flop Re' Deployment type including a gate electrode overcharge voltage detection result taken from the monitoring circuit you neighbor is transmitted through said second input terminal A second n-channel MOS transistor; a second constant current source connected in series to a source / drain current path of the second n-channel MOS transistor; an output from the drain electrode of the second n-channel MOS transistor; A second logical operation means for outputting a logical operation result with an overcharge voltage detection result in the charge voltage detection means from the second output terminal,
The plurality of monitoring circuits are further connected to a second input terminal of the one monitoring circuit via a first connection unit that connects a first input terminal of the one monitoring circuit and a first output terminal of the adjacent monitoring circuit. A first output terminal and a second output terminal of the monitoring circuit which are sequentially connected to each other via the second connection portion connecting the second output terminals of the adjacent monitoring circuits, and are located at the final stage of the connection arrangement. A semiconductor integrated circuit for a charge / discharge monitoring device, comprising: a battery connected to a control circuit for controlling charge / discharge of the battery.
上記監視回路のそれぞれは、第1入力端子と、第2入力端子と、第1出力端子と、第2出力端子と、第1論理回路と、第2論理回路と、を備え、
上記第1論理回路は、過放電電圧検知手段と、第1定電流源と、ゲート電極が上記第1入力端子に接続されソース・ドレイン電流路が上記定電流源を介して当該監視回路の最高電位と最低電位の間に接続されたデプレッションタイプの第1MOSFETと、上記第1MOSFETと上記第1定電流源の接続点からの信号を一方の入力とし上記過放電電圧検知手段の検知結果を他方の入力とし当該一方の入力と他方の入力の論理演算結果を上記第1出力端子から出力する構成に接続された第1論理演算手段と、を備えてなり、
上記第2論理回路は、過充電電圧検知手段と、第2定電流源と、ゲート電極が上記第2入力端子に接続されソース・ドレイン電流路が上記定電流源を介して当該監視回路の最高電位と最低電位の間に接続されたデプレッションタイプの第2MOSFETと、上記第2MOSFETと上記第2定電流源の接続点からの信号を一方の入力とし上記過充電電圧検知手段の検知結果を他方の入力とし当該一方の入力と他方の入力の論理演算結果を上記第2出力端子から出力する構成に接続された第2論理演算手段と、を備えてなり、
上記複数の監視回路は、一の監視回路の第1入力端子と隣接する監視回路の第1出力端子とを接続する第1接続部を介して、さらに上記一の監視回路の第2入力端子と隣接する上記監視回路の第2出力端子とを接続する第2接続部を介して、順次それぞれ接続して配置され、上記接続配列の最終段に位置する監視回路の第1出力端子及び第2出力端子が上記電池の充放電を制御するための制御回路に接続される構成を備えてなることを特徴とする半導体集積回路。 A plurality of monitoring circuits configured to be able to detect overdischarge voltage and overcharge voltage in a battery composed of battery cells coupled in multiple stages, is a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor substrate,
Each of the monitoring circuits includes a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, a second output terminal, a first logic circuit, and a second logic circuit,
The first logic circuit, and over-discharge voltage detecting means, a first constant current source, a gate electrode is the first connected to the input terminal source-drain current path of the monitoring circuit through the constant current source A depletion-type first MOSFET connected between the highest potential and the lowest potential, and a signal from the connection point of the first MOSFET and the first constant current source as one input, and the detection result of the overdischarge voltage detection means as the other And a first logical operation means connected to a configuration for outputting the logical operation result of the one input and the other input from the first output terminal,
The second logic circuit includes an overcharge voltage detecting means, a second constant current source, a gate electrode connected to the second input terminal, and a source / drain current path through the constant current source. a first 2MOSFET of connected de-flop Re' Deployment type between the potential and the lowest potential, the detection result of the first 2MOSFET and said second constant current source signals from the connection point as one input the overcharge voltage detection means And a second logical operation means connected to a configuration for outputting the logical operation result of the one input and the other input from the second output terminal.
The plurality of monitoring circuits are further connected to a second input terminal of the one monitoring circuit via a first connection unit that connects a first input terminal of the one monitoring circuit and a first output terminal of the adjacent monitoring circuit. The first output terminal and the second output of the monitoring circuit located in the last stage of the connection array are sequentially connected to each other via the second connection portions that connect the second output terminals of the adjacent monitoring circuits. A semiconductor integrated circuit comprising a configuration in which a force terminal is connected to a control circuit for controlling charging and discharging of the battery.
上記半導体集積回路に含まれる上記監視回路は、第1入力端子と、第2入力端子と、第1出力端子と、第2出力端子と、第1論理回路と、第2論理回路と、を備え、
上記第1論理回路は、過放電電圧検知手段と、第1定電流源と、ゲート電極が上記第1入力端子に接続されソース・ドレイン電流路が上記定電流源を介して当該監視回路の最高電位と最低電位の間に接続されたデプレッションタイプの第1MOSFETと、上記第1MOSFETと上記第1定電流源の接続点からの信号を一方の入力とし上記過放電電圧検知手段の検知結果を他方の入力とし当該一方の入力と他方の入力の論理演算を行い演算結果を上記第1出力端子から出力する構成に接続された第1論理演算手段と、を備え、上記第1入力端子に接続された上記ゲート電極に隣接する上記監視回路における第1論理演算手段の論理演算結果が入力されるように配置されてなり、
上記第2論理回路は、過充電電圧検知手段と、第2定電流源と、ゲート電極が上記第2入力端子に接続されソース・ドレイン電流路が上記定電流源を介して当該監視回路の最高電位と最低電位の間に接続されたデプレッションタイプの第2MOSFETと、上記第2MOSFETと上記第2定電流源の接続点からの信号を一方の入力とし上記過充電電圧検知手段の検知結果を他方の入力とし当該一方の入力と他方の入力の論理演算を行い演算結果を上記第2出力端子から出力する構成に接続された第2論理演算手段と、を備え、上記第2入力端子に接続された上記ゲート電極に隣接する上記監視回路における上記第2論理演算手段の論理演算結果が入力されるように配置されてなり、上記監視回路が最終段に位置するときは上記第1出力端子及び第2出力端子が上記電池の充放電を制御するための制御回路に接続される構成を備えてなることを特徴とする半導体集積回路。 A semiconductor collection circuit used in a charge / discharge monitoring device including a plurality of monitoring circuits configured to be able to detect an overdischarge voltage and an overcharge voltage in a battery composed of battery cells coupled in multiple stages,
The monitoring circuit included in the semiconductor integrated circuit includes a first input terminal, a second input terminal, a first output terminal, a second output terminal, a first logic circuit, a second logic circuit, With
The first logic circuit includes an overdischarge voltage detecting means, a first constant current source, a gate electrode connected to the first input terminal, and a source / drain current path via the constant current source. on the other hand a second 1MOSFET of connected depletion type between the potential and the lowest potential, a detection result of the first 1MOSFET and said first constant-current source a signal from the connection point as one input the overdischarge voltage detection means And a first logical operation means connected to a configuration for performing a logical operation of the one input and the other input and outputting the operation result from the first output terminal, and connected to the first input terminal. The logic operation result of the first logic operation means in the monitoring circuit adjacent to the gate electrode is arranged to be input,
The second logic circuit includes an overcharge voltage detecting means, a second constant current source, a gate electrode connected to the second input terminal, and a source / drain current path through the constant current source. A depletion type second MOSFET connected between the potential and the lowest potential, and a signal from the connection point of the second MOSFET and the second constant current source as one input, and the detection result of the overcharge voltage detecting means as the other And a second logical operation means connected to a configuration for performing a logical operation of the one input and the other input as an input and outputting the operation result from the second output terminal, and connected to the second input terminal It is arranged so that the logical operation result of the second logical operation means in the monitoring circuit adjacent to the gate electrode is input, and when the monitoring circuit is located at the final stage, the first output terminal Beauty semiconductor integrated circuit in which the second output terminal is characterized by comprising a structure which is connected to a control circuit for controlling the charging and discharging of the battery.
上記半導体集積回路上に形成された監視回路は、定電流源と、ソース・ドレイン間電流路が上記定電流源を介して当該監視回路の最高電位と最低電位の間に接続されたデプレッションタイプのMOSFETと、二入力論理演算手段と、上記充放電における少なくとも過放電か過充電のいずれかを検知する検知手段と、を含み、上記監視装置に組み込まれたとき、前段の監視回路からの出力が上記MOSFETのゲート電極に入力され、上記二入力論理演算手段が上記MOSFETと上記定電流源の接続点からの信号と上記検知手段からの信号を論理演算し、当該演算結果を次段の監視回路に出力し、あるいは最終段に位置するときは上記電池の充放電を制御する制御回路に出力する構成を備えてなることを特徴とする電池の充放電を制御する監視装置に使用される半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit used in a monitoring device for controlling charging / discharging of a battery formed by connecting a plurality of battery cells in multiple stages,
The monitoring circuit formed on the semiconductor integrated circuit is a depletion type in which a constant current source and a source-drain current path are connected between the highest potential and the lowest potential of the monitoring circuit via the constant current source. and MOSFET, two includes inputs and logic operation means, detection means for detecting at least either overdischarge or overcharge electricity in the charging and discharging, and when incorporated into the monitoring device, the output from the previous stage of the monitoring circuit Is input to the gate electrode of the MOSFET, and the two-input logic operation means performs a logical operation on the signal from the connection point of the MOSFET and the constant current source and the signal from the detection means, and the operation result is monitored in the next stage Controlling charging / discharging of a battery characterized by comprising a configuration for outputting to a control circuit that controls the charging / discharging of the battery when it is output to a circuit or located in the final stage The semiconductor integrated circuit for use in viewing device.
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